بررسي پارامترهاي فرايندي و مدل سازي نمودارهاي شكست جذب زيستي توريم در يك ستون بستر ثابت با جاذب پوست پرتقال

Investigation of the Process Parameters and Breakthrough Modeling of Thorium Biosorption on Orange Peel in a Fixed-Bed Column

هدف از اين پژوهش، بررسي پارامترهاي فرايندي و مدل سازي نمودارهاي شكست جذب زيستي فلز توريم با جاذب پوست پرتقال از محاول هاي آبي در حالت جريان پيوسته ي ستون در يك بستر ثابت است. براي اين منظور، آزمايش هايي با اندازه ي ذرات جاذب (۰/۴ تا ۲mm)، نوع جريان (۱/۵تا min/۶mL)، ارتفاع بستر (۴تا ۸cm) و غلظت اوليه ي فلز (۳۰تا ۹۰mg/L) در pH بهينه ي ۳،۸ و دماي 25C بررسي شده است. جاذب با اندازه ي ذرات ۰/۴تا ۰/۸mmبيش ترين ظرفيت جذب متوني به ميزان ۸۷/۷mg/g داشت. مشاهده شد كه با كاهش ارتفاع، افزايش غلظت ورودي و افزايش نرخ جريان، نقطه ي شكست نمودار كاهش مي يابد. هم چنين با كاهش اندازه ي ذرات جاذب و نرخ جريان محلول ورودي به ستون، ظرفيت جذب ستون افزايش مي يابد. نتايج آزمايشگاهي به كمك مدل هاي توماس، يان و مدل مقدار - پاسخ اصلاح شده (MDR) برازش شد. با توجه به نتايج به دست آمده مي توان گفت مدل هاي يان وMDR تطابق بهتري با نتايج تجربي دارند. نتايج آناليز XRF و غلظت يون هاي كلسيم و پتاسيم در محلول خروجي از ستون نشان دادند كه تبادل يون براي جذب توريم روي جاذب پوست پرتقال، سازوكار غالب است.

The aim of this research work is the investigation of process parameters and breakthrough modeling of thorium biosorption on orange peel in a fixed-bed column. For this purpose, a number of experiments have been performed on the surbents with diameters (0.4-2 mm), flow rates (1.5-6 mL!min), bed heights ( 4-8 em) and feed inlet concentration (30-90 mg/L) at 2s·c and optimized pH of3.8. The highest sorption capacity of 87.7 mg/g, occurred for the sorbents with 0.4-0.8 rom in diameter. The breakthrough point decreased with decreasing the bed height, increasing feed inlet concentration and increasing flow rate. Meanwhile, the sorption capacity increased with decreasing the bed height and flow rate. The experimental results were fitted by Thomas, Yan and Modified Dose-Response (MDR) models. Based on the experimental outcomes, the Yan and MDR models showed better results in comparison with the Thomas model. The XRF analysis results and calcium and potassium concentrations in the outlet stream of the bed showed that the ion exchange mechanism of the thorium biosorption by the orange peel sorbent is superior.